熱點(diǎn)強(qiáng)化10氮及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系的應(yīng)用1.在氮及其化合物的“價(jià)—類”二維圖中填充N2、NH3、NH3·H2O、NH4Cl、NO、NO2、N2O4、HNO3、Cu(NO3)2。答案2.完成圖中序號對應(yīng)的化學(xué)方程式(合理即可)。①N2＋O22NO；②4NH3＋5O24NO＋6H2O；③3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；④3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；⑤Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；⑥NH3＋HCl=NH4Cl；⑦2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；⑧CuO＋2HNO3=Cu(NO3)2＋H2O；⑨N2＋3H22NH3；⑩8NH3＋3Cl2=6NH4Cl＋N2。一、工業(yè)脫硝1.工業(yè)綜合處理含NH4＋廢水和含N2、CO2、SO2、NO、CO的廢氣，得無毒氣體b，流程如下。下列說法錯(cuò)誤的是(A.“固體”中主要含有CaCO3、CaSO3B.X氣體、NO與Na2CO3溶液的離子反應(yīng)：4NO＋O2＋2CO32-=4NO2C.處理含NH4NH4＋＋NO2-=N2↑D.捕獲劑捕獲氣體a過程中CO發(fā)生了氧化還原反應(yīng)答案D解析將工業(yè)廢氣通入過量的石灰乳懸濁液中，SO2、CO2被吸收，生成亞硫酸鈣、碳酸鈣沉淀，所以固體中含有碳酸鈣和亞硫酸鈣，A正確；由題中信息可知，一氧化氮在X氣體的作用下能被碳酸鈉溶液吸收，生成亞硝酸鈉，氮元素的化合價(jià)由＋2升高到＋3，故需要加入氧化劑，結(jié)合所涉及的元素可知，通入的X氣體為氧氣，據(jù)此可寫出離子方程式，B正確；亞硝酸鈉中的氮元素為＋3價(jià)，與銨根離子中－3價(jià)的氮元素發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成的無污染的氣體為氮?dú)?，根?jù)得失電子守恒和電荷守恒可配平化學(xué)方程式，C正確；一氧化碳、N2與碳酸鈉溶液不反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)前后的物質(zhì)變化可知，捕獲劑捕獲的氣體主要為CO，產(chǎn)物為Cu(NH3)3COAc，反應(yīng)前后碳元素和氧元素的化合價(jià)沒有發(fā)生變化，故該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，D錯(cuò)誤。2.氨氮廢水是造成河流湖泊富營養(yǎng)化的主要原因，處理氨氮廢水(主要以NH4＋和NH3·H2O的形式存在下列說法不正確的是()A.過程Ⅰ降低氮元素濃度的方法：加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH為堿性，升高溫度，再通入空氣，趕出氨氣B.過程Ⅱ是在堿性條件下通入氧氣實(shí)現(xiàn)：NH4＋→NO3-轉(zhuǎn)化，NH4＋被氧化為NO3-，總反應(yīng)的離子方程式：NH4＋＋2O2C.過程Ⅲ中甲醇的作用是做還原劑，將NO3-還原為D.過程Ⅲ的轉(zhuǎn)化過程為NO3-→N2，每生成1molN2轉(zhuǎn)移答案B解析向廢水中加入NaOH溶液，NH4＋與OH－發(fā)生反應(yīng)：NH4＋＋OH－NH3·H2O，產(chǎn)生的NH3·H2O受熱易分解變?yōu)镹H3被熱空氣帶出，從而使廢水中的氮元素含量降低，故A正確；在堿性條件下NH4＋被氧氣、微生物氧化為NO3-，總反應(yīng)的離子方程式：NH4＋＋2OH－＋2O2NO3-＋3H2O，故B錯(cuò)誤；廢水中加入CH3OH，將NO3-還原成N2，故C正確；在反應(yīng)中NO3-得到電子被還原為N23.選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是針對柴油尾氣排放中NOx的一項(xiàng)處理工藝。在催化劑的作用下，噴入還原劑氨或尿素，可有效降低柴油發(fā)動機(jī)在空氣過量條件下的NOx排放，SCR(選擇性催化還原)工作原理：(1)尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)反應(yīng)器中NH3還原NO2的化學(xué)方程式為。(3)“納米零價(jià)鐵?H2O2”體系可將尾氣中難溶的NO氧化為可溶的NO3-。在一定溫度下，將H2O2溶液和HCl溶液霧化后與尾氣按一定比例混合，以一定流速通過裝有納米零價(jià)鐵的反應(yīng)裝置，可將尾氣中的①Fe2＋催化H2O2分解產(chǎn)生HO·，HO·將NO氧化為NO3-的機(jī)理如圖1所示，Y為②NO與H2O2反應(yīng)生成HNO3的化學(xué)方程式為。③納米零價(jià)鐵的作用是。④NO脫除率隨溫度的變化如圖2所示。溫度高于120℃時(shí)，NO脫除率隨溫度升高呈現(xiàn)下降趨勢的主要原因是。(4)當(dāng)燃油中含硫量較高時(shí)，尾氣中的SO2、O2會與噴入的氨水作用形成一種正鹽，可使催化劑中毒，該鹽在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用作化學(xué)肥料，該正鹽是(填化學(xué)式)。答案(1)CO(NH2)2＋H2O2NH3↑＋CO2↑(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O(3)①Fe3＋(或FeCl3)②2NO＋3H2O2=2HNO3＋2H2O③與HCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生Fe2＋④H2O2的分解速率隨溫度升高而加快，H2O2濃度減小，NO脫除率降低(4)(NH4)2SO4解析(3)①H2O2轉(zhuǎn)化為HO·和OH－，O元素的化合價(jià)降低，故Fe元素的化合價(jià)升高，Y為Fe3＋或FeCl3。(4)SO2、O2和氨水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成正鹽(NH4)2SO4。二、含氮化合物的工藝生產(chǎn)流程4.(2025·武漢模擬)(NH4)2SO4是一種常見的化肥，某工廠用石膏、NH3、H2O和CO2制備(NH4)2SO4的工藝流程如下：下列說法正確的是()A.通入NH3和CO2的順序可以互換B.操作2為將濾液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，可得(NH4)2SO4C.步驟②中反應(yīng)的離子方程式為Ca2＋＋2NH3＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2NHD.通入的NH3和CO2均應(yīng)過量，且工藝流程中CO2可循環(huán)利用答案B解析由于CO2微溶于水，NH3極易溶于水，應(yīng)先通入足量NH3，使溶液呈堿性，然后再通入適量CO2，通入NH3和CO2的順序不可以互換，故A錯(cuò)誤；步驟②中反應(yīng)的離子方程式為CaSO4＋2NH3＋CO2＋H2O=CaCO3＋2NH4＋＋SO42-，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)過程中二氧化碳參與反應(yīng)生成硫酸銨和碳酸鈣，碳酸鈣分解生成二氧化碳，工藝流程中產(chǎn)生的CO5.空氣中的氮?dú)饪赏ㄟ^人工固氮獲得氨氣，氨氣是重要的化工原料，通過氨氧化法可制得硝酸，反應(yīng)過程如下：N2NH3NONO2HNO3硝酸是一種強(qiáng)氧化性酸，制硝酸工業(yè)產(chǎn)生的尾氣中含有氮氧化物，應(yīng)處理后才能排放。下列說法不正確的是()A.常溫下，濃硝酸可盛放在鋁制或鐵制容器中B.BaSO3固體能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2氣體C.工業(yè)上，當(dāng)轉(zhuǎn)化①的反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，需不斷地從混合氣體中分離出NH3，將未反應(yīng)的原料氣送回合成塔以提高原料的利用率D.轉(zhuǎn)化④中，當(dāng)V(NO2)∶V(O2)=4∶1時(shí)，理論上NO2可全部轉(zhuǎn)化為HNO3答案B解析硝酸是強(qiáng)氧化性酸，BaSO3固體能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸鋇，硝酸被還原生成NO，B錯(cuò)誤。6.NH3和N2H4是氮元素的兩種重要的氫化物。如圖為實(shí)驗(yàn)室模擬尿素法制備水合肼(N2H4·H2O)的流程圖：已知：①N2H4·H2O易溶于水，具有強(qiáng)還原性，易被氧化成N2。②一定條件下，堿性NaClO溶液與尿素溶液反應(yīng)生成N2H4·H2O。(1)結(jié)合NH3分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，解釋NH3常用作制冷劑的原因?yàn)椤?2)吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(3)寫出反應(yīng)器Ⅰ中生成水合肼反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(4)反應(yīng)器Ⅰ要控制NaClO溶液的用量，其主要目的是。答案(1)NH3分子間易形成氫鍵，故氨氣易液化；液化的氨氣在汽化時(shí)需要破壞氫鍵，吸收大量的熱，因此NH3常用作制冷劑(2)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O(3)CO(NH2)2＋NaClO＋2NaOHN2H4·H2O＋Na2CO3＋NaCl(4)防止過量的NaClO將生成的N2H4·H2O氧化解析(2)吸收塔內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。(4)由題中信息可知，水合肼具有還原性，易被氧化成氮?dú)猓舸温人徕c溶液過量，會將水合肼氧化，導(dǎo)致產(chǎn)率降低。三、氮及其化合物的轉(zhuǎn)化與實(shí)驗(yàn)探究7.某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究NO與銅粉的反應(yīng)并檢驗(yàn)NO，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(夾持裝置略)。實(shí)驗(yàn)開始前，向裝置中通入一段時(shí)間的N2，排盡裝置內(nèi)的空氣。已知：在溶液中FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色)，該反應(yīng)可用于檢驗(yàn)NO。下列說法不正確的是()A.裝置F、I中的試劑依次為水、硫酸亞鐵溶液B.若觀察到裝置H中紅色粉末變黑色，則NO與Cu發(fā)生了反應(yīng)C.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先熄滅酒精燈，再關(guān)閉分液漏斗的活塞D.裝置J收集的氣體中一定不含NO答案D解析稀硝酸與銅反應(yīng)生成一氧化氮，一氧化氮能夠被氧氣氧化，因此實(shí)驗(yàn)前需要通入氮?dú)猓疟M裝置中的空氣，硝酸具有揮發(fā)性，生成的一氧化氮中混有少量硝酸蒸氣，可以通過水吸收后再干燥，干燥的一氧化氮在裝置H中與銅粉發(fā)生反應(yīng)，未反應(yīng)的NO可以利用硫酸亞鐵溶液檢驗(yàn)。裝置F、I中的試劑依次為水、硫酸亞鐵溶液，A項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，為了防止倒吸，需要先熄滅酒精燈，再關(guān)閉分液漏斗的活塞，C項(xiàng)正確；由于FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色)為可逆反應(yīng)，裝置J收集的氣體中可能含有NO，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.實(shí)驗(yàn)室在如圖所示裝置中制取NH3，將NH3通入CuSO4溶液，當(dāng)生成的藍(lán)色沉淀溶解為深藍(lán)色溶液，再滴加乙醇可獲得[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體。已知：[Cu(H2O)4]2＋呈藍(lán)色。下列說法不正確的是()A.在裝置甲試管中加入NH4Cl和Ca(OH)2固體加熱制取NH3B.裝置乙中的a和裝置丙中的b均可防止倒吸C.[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度D.與NH3相比，H2O更易與Cu2＋形成配位鍵答案D解析實(shí)驗(yàn)室用加熱NH4Cl和Ca(OH)2固體混合物的方法制取少量氨氣，制取裝置中試管口略向下傾斜，防止水倒流引起試管炸裂，A正確；氨氣極易溶于水，易發(fā)生倒吸，裝置乙中a的容積較大，可防止制備過程中發(fā)生倒吸現(xiàn)象，裝置丙中倒扣的漏斗與液面相切，可防止液體倒吸，B正確；由向深藍(lán)色溶液中加入乙醇，深藍(lán)色溶液變渾濁，靜置后有[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體析出，因此[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，故C正確；由向硫酸銅溶液中通入NH3，先生成藍(lán)色沉淀，藍(lán)色沉淀逐漸溶解為深藍(lán)色溶液可知，氨分子比水分子更容易與銅離子反應(yīng)形成配合物，故D錯(cuò)誤。9.氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對NH3與NO2反應(yīng)進(jìn)行了探究?；卮鹣铝袉栴}：(1)氨氣的制備①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。②欲收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序?yàn)榘l(fā)生裝置→(按氣流方向，用小寫字母表示)。(2)氨氣與二氧化氮的反應(yīng)將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。操作步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋原因打開K1，推動注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中①Y管中②反應(yīng)的化學(xué)方程式：將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復(fù)到室溫Y管中有少量水珠生成的氣態(tài)水凝聚打開K2③④答案(1)①A2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑(或BNH3·H2ONH3↑＋H2O)②dcfedci(2)①紅棕色氣體顏色慢慢變淺②6NO2＋8NH37N2＋12H2O③Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象④反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少